(57)【要約】【課題】安価にかつ精度よく黒皮スラブでの割れ検出ができるスラブ割れ検出方法および装置を提供することにある。【解決手段】スラブなどの磁性金属材料でできた被検材のコーナ部に存在する横割れをＥ型渦流センサで検出するスラブ割れ検出方法において、前記Ｅ型渦流センサと、前記被検材の表または裏面間および側面間の距離をそれぞれ一定に保ち、かつ、前記被検材の表または裏面の凹凸形状や性状とは絶縁された走査プレートを配置し、該走査プレート上の前記被検材の長手方向に、前記Ｅ型渦流センサを走査する。【選択図】図１
2007114137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブのコーナ部に存在する横割れをＥ型渦流センサで検出するスラブ割れ検出方法において、
前記Ｅ型渦流センサと、前記被検材の表または裏面間および側面間の距離をそれぞれ一定に保ち、かつ、前記被検材の表または裏面の凹凸形状や性状とは絶縁された走査プレートを配置し、該走査プレート上の前記被検材の長手方向に、前記Ｅ型渦流センサを走査することを特徴とするスラブ割れ検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のスラブ割れ検出方法において、
前記Ｅ型渦流センサへの励磁周波数を数ｋＨｚ程度の低周波数として、オシレーションマークやスケールなどの表面性状ノイズ信号と割れ信号を分離し、渦電流の浸透深さを増すことを特徴とするスラブ割れ検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載のスラブ割れ検出方法において、
割れ信号を最大、もしくは表面性状ノイズを最小にする位相角設定することを特徴とするスラブ割れ検出方法。
【請求項４】
スラブのコーナ部に存在する横割れをＥ型渦流センサで検出するスラブ割れ検出装置において、
励磁周波数を数ｋＨｚ程度の低周波数とする前記Ｅ型渦流センサと、
該Ｅ型渦流センサと、前記被検材の表または裏面間および側面間の距離をそれぞれ一定に保ち、かつ、前記被検材の表または裏面の凹凸形状や性状とは絶縁された走査プレートと、
を備えることを特徴とするスラブ割れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブのコーナ部に存在する、横割れを検出するためのスラブ割れ検出方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スラブのコーナ部に発生する横割れ検出のために、渦流探傷法を用いた方法が種々ある。それらの内、オシレーションマークによるノイズと割れ信号とを弁別するために、例えば、特許文献１に開示された２周波法を利用した方法がある。
【０００３】
この方法は、プローブコイルに２種類の異なる周波数の電流を通電することで励磁し、検出信号の一方の周波数成分のノイズ信号成分と、他方の周波数成分の傷信号成分とを各周波数成分のベクトル平面にて一方の直交軸に一致させるべく、検出信号の各周波数成分の一方または両方を位相回転し、前記一方の周波数成分のノイズ信号に直交する成分および前記他方の周波数成分の傷信号成分に直交する成分を抽出し、抽出した両成分を新たなベクトル平面にて直交せしめ、その信号軌跡の各直交成分の最大値と最小値の差の比により、割れ信号とノイズ信号とを弁別することを特徴とする渦流探傷法である。
【特許文献１】特開昭６０−１６１５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では複雑な信号処理を行うため、これを実用化しようとするとプローブ・基板も含めた改良が必要で、コストが増大するという問題がある。また、特許文献１の方法では、ノイズ成分をオシレーションマークのみに特定しているが、黒皮スラブでの探傷においては、オシレーションマーク以外にもスラブ表面のスケールやセンサ走査中の振動・スラブ搬送中の振動など、オシレーションマークとは別の位相角をもつ種々のノイズが存在する。その場合には、２周波法による弁別では、複数のノイズとの弁別が不十分になるといった問題もある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安価にかつ精度よく黒皮スラブでの割れ検出ができるスラブ割れ検出方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る発明は、スラブのコーナ部に存在する横割れをＥ型渦流センサで検出するスラブ割れ検出方法において、前記Ｅ型渦流センサと、前記被検材の表または裏面間および側面間の距離をそれぞれ一定に保ち、かつ、前記被検材の表または裏面の凹凸形状や性状とは絶縁された走査プレートを配置し、該走査プレート上の前記被検材の長手方向に、前記Ｅ型渦流センサを走査することを特徴とするスラブ割れ検出方法である。
【０００７】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のスラブ割れ検出方法において、前記Ｅ型渦流センサへの励磁周波数を数ｋＨｚ程度の低周波数として、オシレーションマークやスケールなどの表面性状ノイズ信号と割れ信号を分離し、渦電流の浸透深さを増すことを特徴とするスラブ割れ検出方法である。
【０００８】
また本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載のスラブ割れ検出方法において、割れ信号を最大、もしくは表面性状ノイズを最小にする位相角設定することを特徴とするスラブ割れ検出方法である。
【０００９】
さらに本発明の請求項４に係る発明は、スラブのコーナ部に存在する横割れをＥ型渦流センサで検出するスラブ割れ検出装置において、励磁周波数を数ｋＨｚ程度の低周波数とする前記Ｅ型渦流センサと、該Ｅ型渦流センサと、前記被検材の表または裏面間および側面間の距離をそれぞれ一定に保ち、かつ、前記被検材の表または裏面の凹凸形状や性状とは絶縁された走査プレートと、を備えることを特徴とするスラブ割れ検出装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非磁性材質の走査プレートをスラブコーナへ設置し、その上を渦流センサを走査するとともに、オシレーションマークやスケールなどのスラブ表面性状ノイズといったスラブ表面性状ノイズ信号と割れ信号との位相角差が広がる数ｋＨｚの低い励磁周波数に設定し、かつ、割れ信号を最大、もしくは表面性状ノイズを最小にする位相角設定にするようにしたので、
センサ走査時の振動ノイズ信号が少なくなるとともに、スラブ表面性状ノイズ信号と割れ信号を明確に弁別でき、Ｓ／Ｎ向上が実現できるとともに、最終的に割れの上にスケールが覆われた黒皮スラブでの割れ検出の検出精度向上が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら以下説明する。図１は、本発明に係るスラブ割れ検出装置の概要を説明する図である。図中、１はＥ型渦流センサ、１ａは励磁コイル、１ｂと１ｃは検出コイル、２は割れ、３はスラブ、４は走査プレート、５は交流電源、６はブリッジ回路、７は差動増幅器、８は位相検波器、および９はデータ処理装置をそれぞれ表す。
【００１２】
交流電源５の通電によってＥ型センサ１の中央の脚部の励磁コイル１ａで発生した磁束は、スラブ３の表または裏面近傍を通って両側脚部の検出コイル１ｂ，１ｃを通って励磁コイル１ａに戻るという磁束の流れを形成する。スラブ上に図に示すような割れ２のない場合には、検出コイル１ｂ，１ｃに発生する誘導電圧は同じであるため、両者の差はほぼゼロになる。
【００１３】
しかしながら、スラブ表裏面に横割れ等の欠陥が存在すると、１ｂ側の磁気抵抗と１ｃ側の磁気抵抗が異なるため、１ｂに誘起される電圧と１ｃに誘起される電圧に差が生じて、ブリッジ回路６および差動増幅器７を経て、位相検波器８の出力となる。Ｅ型渦流センサ１を長手方向に走査した時、位相検波後の出力は、Ｅ型渦流センサ１の中心軸を中心としたサインカーブを描くことで、欠陥の検出が可能となる。
【００１４】
図３は、Ｅ型渦流センサの走査部分を模式的に示した図である。図３（ａ）は、正面斜めからの斜視図であり、検出対象のスラブを透視状態で示している。ここで示した割れ２は、スラブのコーナ部に生ずる「カギ割れ」と称する割れである。また、図３（ｂ）は、右側面からの断面図である。
【００１５】
スラブ３の上面（表または裏面）に載せ、スラブ３の側面に倣うように、非磁性材質（例えば、非磁性ＳＵＳや塩化ビニールなど）の走査プレート４を設置する。さらに、Ｅ型渦流センサ１を走査プレート４に載せて、Ｅ型渦流センサ１を長手方向に走査する。
【００１６】
走査プレート４は、図３（ｂ）に示すようにＥ型渦流センサ１を載せた状態で、スラブ３の側面までの幅方向距離が一定に、かつスラブ３の上面までの高さ方向距離（リフトオフ）が一定になるように製作するようにする。Ｅ型渦流センサ１の走査は、手動またはモータ等を用いた自動でもいずれでもよいが、例えば、ガイド状のもので、センサ走査可能な構造とし、走査中にガタ・振動が生じないような工夫をするとよい。これは、ガタ・振動によるノイズを防止し、Ｓ／Ｎ比を上げて検出精度を良くするためである。
【００１７】
また、図３（ｂ）の破線で示すように走査プレート４をもう１台Ｅ型渦流センサ１を載せるように改造して、スラブ３の側面を横から走査できるようにして２方向から走査すると、側面に発生した横割れも検出可能である。
【００１８】
図２は、本発明における割れ検出処理手順を示すフローチャートである。図２に従って、以下に処理手順を説明していく。
【００１９】
（１）励磁周波数の設定(Step01)
ここでは、励磁コイルに印加する励磁周波数を設定するが、励磁周波数は渦電流の浸透深さに関連している。励磁周波数の選定にあたっては、ａ)検出対象の欠陥深さ、ｂ）表面性状、ｃ）振動との位相分離という３指標から総合的に判断する。以下の表１は、上記ａ)検出対象の欠陥深さ、ｂ）表面性状の観点から周波数帯の違いによる定性的な特徴を挙げたものである。
【００２０】
【表１】
2007114137.tif 000003
【００２１】
表面スケールが多い黒皮スラブでの0.1〜0.2ｍｍ程度の割れ探傷には、１〜２ｋＨｚの励磁周波数が適している。また、図４は上記ｃ）振動との位相分離という観点から、割れ信号と表面性状ノイズのベクトル図の概念図を示したものである。例として、励磁周波数が６４ｋＨｚと２ｋＨｚのものと対比して、ベクトル図の概要と浸透深さを示し、励磁周波数の設定の考え方を示す。
【００２２】
オシレーションマーク&スケールなどの表面性状ノイズと、割れによる長楕円形のそれぞれの信号軌跡の位相角が、６４ｋＨｚの場合には同じで分離不可能であるのに対して、２ｋＨｚの場合にはθの差があり、それぞれ分離可能であることが分る。
【００２３】
したがってこの例では、上述のａ)〜ｃ)の３指標から判断して、６４ｋＨｚより２ｋＨｚの励磁周波数に設定する方が、黒皮スラブでの0.1〜0.2ｍｍ程度の割れ探傷には適していると言える。
【００２４】
（２）位相角設定(Step02)
先のステップで励磁周波数を設定したので、次は割れ信号を最大、もしくは表面性状ノイズを最小にする位相角設定(座標軸の回転)を行う。
【００２５】
（３）走査プレートの設置(Step03)
スラブコーナ部に、図３で示した非磁性材質の走査プレートをセットし、さらにその上にセンサヘッド(Ｅ型渦流センサ)をセットする。熱間スラブを対象にする場合は、熱対策として、水冷または断熱材などをセンサヘッドおよび走査プレートに施すようにするとよい。また、走査プレートは、非磁性かつ剛性の得られる材料(非磁性ＳＵＳなど)とする。なお、対象スラブは、搬送ラインから、オフラインの探傷場所に移動させるか、もし走査可能なスペースがあれば、搬送ライン上に静止させた状態でも良い。
【００２６】
（４）検出データ収集(Step04)
センサヘッドを走査プレートの操作方向に、手動又は自動走査して、検出データを収集する。数ｍｍを超えるリフトオフ変動がある場合は、その変動量分を計測してセンサ出力値を補正するようにすると良い。
【００２７】
（５）データ処理(Step05)
位相検波された出力信号を一定時間又は一定長さの周期でデータ処理装置に取り込みフィルタリング等の処理後、図５に示すような信号波形が得られる。
【００２８】
（６）割れ検出(Step06)
Peak  to  Peak（山〜谷）の信号レベルが、予め設定したしきい値を超えた場合に割れありと判断(図５参照)し、その結果をオペレータにアラームとしてアナンスすると共に、モニタなどに検出した割れの位置を表示しオペレータに通知する。走査位置をトラッキングすることにより、割れ検出した位置を特定して、塗料などでマーキングするようにすると良い。また、割れの有無・割れ信号レベル・割れ位置などの検査結果を、傷マップと共に保存するようにすると良い。
【００２９】
以上説明した本発明によって、最終的に割れの上にスケールが覆われた黒皮スラブでの割れ検出の検出精度向上が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るスラブ割れ検出装置の概要を説明する図である。
【図２】本発明における割れ検出処理手順を示すフローチャートである。
【図３】Ｅ型渦流センサの走査部分を模式的に示した図である。
【図４】割れ信号と表面性状ノイズのベクトル図の概念図を示したものである。
【図５】渦流信号波形と割れ判断の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１          Ｅ型渦流センサ
１ａ        励磁コイル
１ｂ、１ｃ  検出コイル
２          割れ
３          スラブ
４          走査プレート
５          交流電源
６          ブリッジ回路
７          差動増幅器
８          位相検波器
９          データ処理装置
【図２】
2007114137.tif 000004
【図４】
2007114137.tif 000005
【図５】
2007114137.tif 000006
【図１】
2007114137.tif 000007
【図３】
2007114137.tif 000008